国内商业航天领域正在快速增长，3D打印企业受益其中但同样竞争激烈。能不能打印出来已经是过去式，现在拼的是交期、质量、可重复制造能力以及成本。 在航天应用中，大尺寸的铜合金推力室正在成为多家企业比拼技术的新应用，因为纯铜和铜合金难打印已经是老生常谈，能打印小尺寸样件也许可以，打印米级大尺寸的推力室就要考验更多技术能力。 这里面不仅有企业之间的竞争，也有技术的路线选择。在即将到来的Formnext深圳3D打印展，我们即将看到这场竞争的缩影。 红光打印铜合金推力室竞争激烈 纯铜对红外激光的吸收率仅2%-5%，铜合金能好一些，但也在10%以下，仍然不能像不锈钢、钛合金那样较易打印。 但如今，多家使用红光路线的企业均表示能够实现铜合金的高质量成形，专业的3D打印服务商以及终端的商业航天企业也在使用红外激光打印CuCrZr。 Launcher 3D打印的大尺寸铜合金推力室正在不断试车 这是因为他们通过一系列组合拳克服了这一工艺难题。 例如，必须使用足够高的激光功率配合特定的扫描路径，创造出一个能锁住激光能量的熔池，使粉末充分熔化，防止出现未熔合等缺陷； 当铜合金由粉末变为液态时，吸收率又会经历剧烈变化，这就会导致熔池飞溅，红光路线企业需要通过工艺调整证明自己能够控制这种不确定性，让打印过程稳定、可预测、可重复。 铂力特3D打印铜合金推力室过程 此外，红光路线企业需要解决的还有设备自我保护——防止系统元件被反射的激光伤害。 如今，绝大多数激3D打印技术开发商使用红光路线打印铜合金推力室取得了突破。 铂力特在2021年推出了BLT-CuCrZr材料，并在当时进行了工艺验证，确定其适用于航空航天发动机燃烧室、散热器等场景。 2025年，其展示了一款尺寸为φ502×946mm的CuCrZr推力室铜内壁衬里，该部件采用6激光3D打印机和0.04mm的大层厚，打印时间288小时（约12天），体现出装备长时间稳定运行的能力。 此外，笔者还注意到铂力特在2026年还展示了一件CuCrNb铜合金打印的喷管，该材料为铂力特自研，具有更高的高温强度。 华曙高科在2023年与首都航天机械有限公司来联合开发了能够打印大尺寸铜合金的专机——FS621M-Cu，其搭载4台红外激光器，成形高度达米级，并在当年表示成功制造了直径超600mm、高度超850mm的推力室深部内壁试验件。 2025年，华曙在铜合金3D打印方面再次取得突破——推出了适配铜合金的光束整形技术，能够以0.06mm和0.08mm大层厚打印铜铬锆，并展示了该技术在中等设备FS27M上的打印部件。 汉邦激光在铜合金推力室增材制造领域也展现了突出的设备先进性与工艺实力。HBD P400设备搭载6×1000W高功率激光，通过自研光路系统与精密成型技术，成功攻克铜合金对激光高反射的行业难题。设备独有的防反射成形舱，能有效减少激光散射干扰，确保打印过程持续稳定。 在工艺上，汉邦激光实现了推力室的一体化成型，可一次性成形包含内流道、喷注结构与燃烧室的复杂构件，结构可靠性达航天级标准。 此外，倍丰智能于2026年推出了由铜粉、红光铜打印装备以及打印工艺组成的综合解决方案，并展示了铜合金打印的燃烧室模型。 易加三维在2025年展示了多款铜合金3D打印样件，如以374小时打印的米级铜合金喷管、以472h打印的450mm高的纯铜尾喷等，均突出了设备在长时间打印高反射材料时的稳定性。 易加三维打印的铜合金喷管φ735x1010mm 绿光打印：解决高反之后的新挑战 铜对绿激光的吸收率高达40%以上，完美规避高反射问题。但绿激光器的提供商仅有几家，这使得采用绿激光打印铜这种高反射金属，已经自成一派。 典型的代表企业自然仍是希禾增材，其母公司公大激光已开发出从百瓦级到千瓦级的绿激光激光器，希禾增材也得以在该技术领域建立起强大的护城河。 但极高的吸收率会使得绿激光打印纯铜可以像红外激光打印不锈钢那样轻松吗？这里需要考虑另一个问题，铜的高导热特性。 从导热效果来看，纯铜是不锈钢的26倍，这导致材料在熔化后的热量无法像后者那样集中在熔池附近，而这是实现熔池稳定和层间良好结合的关键。所以，绿激光解决了能吸收多少能量的问题，但如何稳定熔池仍旧有挑战。 希禾增材航空航天推力室产品 但希禾增材明显已经将此克服，它不仅展示了高度达一米的铜合金尾喷管，还有接近半米的纯铜燃烧室。所以，在Formnext深圳展上，关于采用绿激光如何实现更改的制造，这应该是一个好问题。 殊途同归：从可行性到工业应用的竞赛 关于两种路线谁更有优势的问题尚没有定论，至少到目前来说两边均认为己方更有优势。上面的解读我们也仅仅是把问题摆出来，各方都为最终应用有不同的绝活。 但无论红光还是绿光，竞争焦点最终会从工艺可行性转化为能否每一次都能稳定可靠的制造、全周期的经济性、以及交期能否确定，这都是对工艺稳定性的考验。 截至目前，国内已公开报道的交付测试或应用案例极为罕见，但这并不意味着没有进展。在即将到来的Formnext深圳展，我们期待看到更多企业用实物、数据和案例。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

澳大利亚皇家墨尔本理工大学增材制造技术中心（RMIT ），近日展示了一款金属3D打印的新型晶格结构，与我们以往对此类结构的认知完全不同，它能够在多个方向伸缩。 该中心已就这项发明提交了专利，目前处于申请中的状态，完整的说明书和权利要求也尚未公开，但发明者已就相关质疑进行了简短讨论。 ➡️ 金属3D打印晶格从固定到可变形 工程中常用的金属3D打印晶格结构包括体心立方、面心立方或螺旋曲面结构，它们通常被集成在结构中用于减重、散热或缓冲。组成晶格的支柱长度、角度、连接方式都是“锁死”的，拓扑形态通常固定、无法变形。 这种设计的优势是突出轻量化、高比强度或比表面积，但代价是功能单一，设计成什么样就只能干什么用。 而RMIT这项最新的发明，将可伸缩的概念引入了支柱晶格，在两个方向都可以伸缩。这种很新型的结构被介绍为可以在不牺牲强度的前提下进行伸长、压缩以及重复配置。 这意味着同一个晶格结构可以根据外部载荷或功能需求改变自身的结构，让晶格结构从被动承载转变为主动适应，对于一些未来应用似乎很有吸引力。 例如，在航空航天领域它可以用于制造可变形机翼结构、可展开的天线；在太空领域，它为制造可折叠、可展开的大型桁架带来了新设计思路；此外，RMIT还指出它在生物仿生植入物、建筑结构、机器人等领域也用应用场景。 ➡️ 引发“强烈”学术讨论 针对该结构的介绍也仅限于此。很多专家学者在惊讶3D打印晶格竟然还能这样“玩”的同时也提出质疑。 而回复相关质疑的，正是RMIT团队的研究员Jordan Noronha，他曾经采用3D打印制造出一种TiC4多拓朴结构的轻质、高强机械超材料，一度引发行业内外关注。 图中为马前教授及Jordan Noronha研究员 伯明翰大学先进材料加工教授Moataz Attallah提出了第一个专业问题，“这个想法很不错，但如何与拉胀结构进行比较？伸缩特性可能导致轴向错位，从而损害结构完整性”。 拉胀结构的重要特征是负泊松比，是近年来3D打印功能性超材料的研究热点。这种结构在受拉伸时横向膨胀，受压缩时横向收缩，这种特性使其在能量吸收和抗冲击等方面很有优势。 来自江苏科技大学的一项关于负泊松比结构研究 而RMIT可伸缩晶格与拉胀结构在变形特点上很相似，Jordan Noronha的回应也很坦诚，他表示尚没有对拉胀结构进行对比，但他们已经开发了一种锁定结构来解决错位问题，支柱在达到所需的长度后能够固定，从而提供刚度。 埃克塞特大学Ken Evans教授的评论更为直接，他表示很难看出这种结构如何保持强度，以及为什么只能在两个方向实现收缩。 Jordan Noronha回复到，强度问题可以通过锁定结构解决；而支柱晶格可以实现三个方向伸缩，并根据具体区域改变伸缩长度，当前展示的只是特定构型。这就意味着可伸缩晶格可以单独设计伸缩方向、伸缩量，从而实现功能复杂的整体形状变化。 从事冶金与材料工程的工程师Adem Korkmaz提出了工程化的问题，伸缩区域的应力集中和局部刚度变化是如何处理的？对重量-刚度平衡有什么影响？ Jordan Noronha表示，为解决应力集中问题，他们在伸缩节段之间的台阶变化处进行了支柱内部增强，或大混合半径变化的过渡方式。这些设计仍在优化中，但只要结构锁定，强度会非常高 RMIT支柱内部增强方式研究 根据笔者对该团队晶格结构研究的跟踪，他们将历年来的研究成果集成在了该新型结构中，上述提到的设计方式已经在此前的论文中体现过。 在主流学术界集中在3D打印实体支柱晶格的性能时，RMIT多年来在晶格结构创新设计方面独树一帜，尤其擅长中空支柱晶格的各类型设计及对应的力学性能研究。 其实RMIT展示的这种结构是不是已经解决了所有问题并不重要，它更多的是带给我们一些思考，那些被认为已经固定下来的结构形式仍有很多探索空间。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#晶格结构 #3D打印

本周工业级3D打印多项进展。 ➡️ 3D打印铸造铜合金螺旋桨通过评审 7月31日消息，三帝科技旗下子公司欣鑫铸造，获得中国船级社颁发的工厂认可证书。 该企业采用3DP粘结剂喷射技术开展大型部件的铸造工作，仅用20天就完成了直径1200mm、重200公斤的铜合金螺旋桨铸造。而传统上加工该零件，需要经过工艺设计+模具制作+铸造三个环节，预计需要25天~30天。 3D打印带来的改变还体现在结构特征上。相比传统技术，3D打印解决了复杂螺旋芯子造型的难题，加工余量从以往的8-10mm缩减至3-5m，实现了毛坯减重和壁厚减薄，降低了缺陷率，尤其适合多品种、小批量的高端定制需求。 欣鑫铸造是三帝科技在高端铸造领域的重要布局，立足绿色铸造理念，已建成3DP砂型打印、精密加工及全流程检测体系。 此次获颁工厂认可证书，意味着欣鑫铸造的生产体系和产品质量通过了国家最高权威评审，获准进入船舶与海洋工程装备市场。 三帝科技表示，未来将立足3D打印绿色铸造技术，进一步深耕船舶与海洋工程领域，为行业提供合规可靠、交付高效的铜合金螺旋桨及高端铸件解决方案。 ➡️ 金石三维展示船舶3D打印应用 7月31日，金石三维介绍了FGF颗粒3D打印技术在船舶领域的应用。 由金石三维承办的“工业3D打印在船舶制造领域应用专题研讨会”于7月24日举办，十余家华南船舶制造标杆企业参会。 大型FGF技术打印无人艇部件 金石三维指出，FGF颗粒3D打印技术可制造ASA+20%玻纤、ABS+20%玻纤等复合材料，所打印的产品在刚性、抗冲击性及尺寸稳定性方面表现优异，可免开模直接制造游艇关键承力结构件及大型模具。 FGF技术正打印游艇控制台 目前，金石三维可采用该技术完成4-8米中小型无人艇壳体的快速打印，已为船舶客户完成了5艘该规格的无人艇打印，适配多类水面装备的研发、迭代，在船舶类领域具有成本和制造周期优势。 ➡️ 人民网江西报道两家3D打印企业 近日，人民网江西报道了两家当地3D打印企业生产情况。 首先是于7月底投产的希禾增材江西二期项目，它是一个金属3D打印设备生产基地，旨在扩大产能。报道提及，到今年三季度末将形成月产50台的产能规模。 希禾增材母公司公大激光于二季度完成数亿元融资，金属3D打印正是绿光激光器的主要落地应用产品之一。希禾增材表示，将在未来三年布局千台绿光3D打印机，支撑铜基散热产品的批量化生产。 另一家被报道的企业是江西金石增材。有几个信息值得关注，例如其今年以来产能利用率、订单交付量都在稳步提升，特别是工业端的砂型和消失模的3D打印。 此外，该公司还擅长制作大尺寸异形文创构件。今年以来，江西金石增材景观雕塑、商业美陈的定制订单也有较快增长。目前该公司一方面深耕工业制造，另一方面则结合江西文旅资源，发展文创定制业务。 ➡️ 3D打印高超音速飞机铌合金热交换器 本周消息，一家名为Elmet Technologies的公司通过引进了3D Systems的DMP Flex 350 Triple设备，该系统采用LPBF工艺，主要生产C103铌合金大尺寸热交换器。经过认证和资质审核后，预计将于2026年开始量产。 DMP Flex 350 Triple 的成型尺寸为350×350×350mm，搭载三台激光器。对于C103铌合金来说，可控的工艺气氛至关重要。根据制造商的数据，氧气含量保持在25ppm以下，在正常运行期间约为0至6ppm。这样做是为了保持金属化学性质的稳定性，允许粉末多次重复使用，并获得可重复的打印质量。 C103主要成分是铌，并含有微量的铪和钛。这种耐高温合金适用于承受高热应力的航空航天部件，但在加工过程中对污染物非常敏感。消息称，3D Systems与其客户历时八年开发出了合适的工艺参数。该公司预计这套机器、材料和工艺组合很快会获得NASA-6030认证。 Elmet公司将用来3D打印高超音速飞机中的热交换器部件，该技术能制造出壁薄、内部结构复杂且表面积体积比高的换热器。此外，一体式组件所需的焊点更少，从而减少了潜在的泄漏路径和组装步骤。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

2023年，Relativity Space试飞全球首款“全”3D打印火箭，人们担心的一个重要节点，就是3D打印的火箭结构能否承受Max-Q最大应力点。 当前，3D打印的零件已经广泛应用于航空航天领域，具体的应用产品涉及火箭、武器、卫星以及民航客机等。 这些产品中，除普通民航客机外的飞行速度几乎都存在超音速飞行阶段，这也就意味着3D打印的零件要经受一些特别严酷的工况。 但需要指出的是，上述产品大部分属于一次性飞行，但对于超音速客机来说则完全不同。本期内容，就以Boom Supersonic为例，介绍其XB-1超音速飞机上的3D打印零件，要经受哪些考验。 3D打印零件超音速飞行中的工况挑战 要问超音速飞行有多快，举个例子来说，从洛杉矶飞到北京通常需要12个小时，但超音速飞行只需要6个小时甚至更短，相当于每小时1200公里以上。飞行速度越快，零部件工作的环境就越极端： ➡️ 高温和温度变化大：3D打印的零件必须能扛住高温，还能在温度剧烈变化的情况下，保持形状和性能稳定。 ➡️ 冲击波和压力载荷：在进气口、管道和控制面周围，压力会突然变得很高，3D打印的零件必须能够承受这种突然产生的压力；零件的精度和形状必须精确，才能控制好气流。 ➡️ 振动和疲劳载荷：3D打印的零件不仅要求机械强度高，还要求重量轻；同时，还必须能够承受反复的震动和应力，不能出现疲劳裂纹，承重部件尤其如此。 ➡️ 空间小，安装集成困难：飞机里很多地方空间紧凑，如电子设备舱、通风管道等，可用空间有限，3D打印零件需要做的小巧紧凑、模块化，方便安装。 XB-1上安装的许多3D打印部件都位于加压区域，例如驾驶舱，或者位于热稳定性更高的区域，例如系统舱，其中容纳了大部分电气、环境控制系统和飞行控制设备。很多3D打印零件还被用于一些更易暴露的区域，例如机头和主起落架舱。在这些区域，部件必须承受诸如以下恶劣条件： ➡️ 在飞行高度高达1万米、速度达到 1.122 马赫时，会产生高温。 ➡️ 起飞和着陆时，起落架舱门打开，飞机速度可达300公里/小时，此时会产生高速气流。 为确保零件性能，Boom的工程团队仔细审查了每种3D打印材料的数据手册，并确认预期使用载荷在公布的材料允许范围内。除了依赖供应商数据外，Boom还进行了内部材料鉴定，验证关键性能。 作为质量保证流程的一部分，相关3D打印机每三个月都要接受一次全面检查，包括打印和测试 30 个拉伸试样。Boom Supersonic公司的XB-1超音速飞机上使用了3D打印的高压压气机、燃烧室和高压涡轮等金属部件，以及大量的非金属零件。 3D打印的高压涡轮叶片 中间打印失败 采用ULTEM 1010打印的用于发动机测试的导风管 3D打印钻块（由尼龙 12CF 制成），用于零件组装 谈到高结构载荷，工程师证实，在XB-1项目中，大部分3D打印部件都用于低载荷应用。对于工程团队而言，直接减轻结构重量并非首要目标。 XB-1超音速飞机安装的典型复杂3D打印部件 BOOM公司的工程师指出， XB-1验证机上的几个3D打印部件体现了不同方面的复杂性，但其中一些组件因其几何结构、功能和集成方面的挑战而尤为突出： ➡️ 环境控制系统管道：该部件的设计目的是将冷却空气导向位于驾驶舱面板前方的仪器和航空电子设备。其内部结构复杂，通过优化实现气流平稳，而采用传统制造工艺生产这种结构将极其困难、耗时且昂贵。Boom使用Stratasys F900轻松应对了这种复杂性，使他们能够快速完成从设计到安装的整个过程。 ➡️ 发动机油门线束支架：虽然其几何形状不如电子控制系统导管复杂，但该部件发挥着至关重要的功能作用。它支撑着穿过后驾驶舱的三根发动机油门线。该支架直接粘合在碳纤维龙骨梁上，并通过紧固件将油门线固定在上下两部分之间，精确的定位对于确保安全可靠的运行至关重要。 ➡️ 文丘里喇叭口：该部件的内部几何结构也极其复杂，设计目的是高效引导气流通过止回阀进入发动机舱。 这三个部件分别突出了3D打印技术的不同优势——几何自由度、功能集成、针对特定应用场景的快速开发能力。 END 对3D打印的应用不能为了用而用，如果有更便宜、更稳妥的加工方案就应该选择其他。在一些传统加工技术解决不了的地方，如会造成零件更重、更贵或更复杂的情况下，3D打印就更具有优势。 而且，3D打印零件的安全性仍然需要长时间的验证。笔者发现，Boom也认为在将增材制造技术整合到商业生产之前，仍需要保持审慎的态度。规模化应用还需要进行广泛的材料测试、工艺验证和认证。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#超音速 #3D打印

笔者注意到，航空发动机制造巨头普惠公司，近日公布了3D打印应用的两项重要进展—— 针对成熟TJ150发动机的3D打印版本完成演示测试，并公布已与GKN航空航天达成协议，探索能否采用3D打印为F-35战斗机用发动机制造大型关键结构件。 ➡️ 3D打印快速消耗品 7月20日，普惠公司宣布已完成其TJ150涡轮喷气发动机3D打印版本的演示测试。该公司指出，随着巡航导弹和自主武器的需求不断增长，3D打印可以帮助该公司更快地制造一次性推进系统。 该发动机近60%的部件都采用了3D打印技术制造。此次演示评估了3D打印零件在实际运行条件下的性能，及其能否承受任务期间预期的热载荷和机械载荷。 与必须服役数年的可重复使用飞机发动机不同，TJ150发动机为通常仅运行数分钟或数小时的一次性系统提供动力。 资料显示，TJ150结构紧凑、性能优秀，推力为68公斤，可在满足可靠性和可扩展性（包括产量和尺寸）要求的同时，实现快速制造。其轻量化设计使其能够在高海拔地区运行，并可为各种自主系统和武器提供动力。 传统版本的TJ150 与重新开发一款完全基于3D打印设计的发动机不同，此次测试的TJ150是在传统型号之上的改版，其传统型号已经交付了超过2700台。 但普惠公司认为，3D打印可以通过减少零件数量、缩短生产周期和更容易扩大产量来实现快速生产、简化组装和降低制造成本。而且，3D打印的发动机不会降低产品性能。 该公司已针对TJ150的3D打印制造进行了专项投资，以增强其长期可生产性和可扩展性。 资料显示，普惠公司已将五十多个独立的热端部件整合为少量3D打印零件，并成功测试了该技术制造的旋转涡轮叶轮。这些经验为TJ150的测试成功积累了经验。 ➡️ 三款3D打印发动机对比 近期关注度比较高的美国3D打印发动机制造商Beehive Industries，开发的Frenzy 6和Frenzy 8发动机，推力分别为45公斤和90公斤。 Frenzy 8已完成高空飞行测试，目前正处于从验证到大规模量产的最终验证阶段，Frenzy 6则处于原型制造和初步验证期。 蜂巢工业开发的3D打印发动机 我国此前测试的KP16-3D极简涡喷发动机的推力为160公斤，同样采用3D打印技术开发，在去年就已完成了多次单发飞行试验。从应用速度的角度来说，我国更为领先。 我国开发的KP16-3D极简涡喷发动机（来自公开展示） 但这三款发动机代表着不同的应用思路。 我国通过KP16-3D验证了3D打印技术能够快速、低成本的制造发动机，在这个过程中走通了设计、材料、打印工艺、后处理以及飞行测试的全套流程；Frenzy 8从一开始就指向明确，为大规模消耗提供廉价和可快速生产的动力；TJ150则是在成熟产品上应用3D打印技术，让其制造的更快、更便宜。 ➡️ 普惠探索3D打印F-35用发动机大型零件 3D打印技术参考注意到，普惠公司还将TJ150项目的经验应用于未来的推进系统项目。 7月21日消息，普惠公司与GKN航空航天公司签署了一项技术开发协议，共同探索为F135发动机3D打印大型结构部件，该发动机为F-35闪电II战斗机提供动力。 与已通过3D打印技术生产的小型航空航天零部件不同，发动机结构壳体必须承受极端温度、高机械载荷和严格的尺寸公差，同时还不能影响发动机性能。 该协议计划使用激光定向能量沉积丝材工艺，验证3D打印大型发动机壳体的可行性。目标是生产出与现有发动机设计兼容，且完全可互换的全尺寸部件。 首个演示部件预计将于2027年完成，认证产品计划于2028年底推出。 笔者注意到，GKN航空航天公司在大尺寸航空部件3D打印和应用方面已经取得了进展。其在2023年就为普惠公司3D打印制造了首个风扇机匣安装环，目前已交付的数量超过了600件，并在2025年实现了全面量产。 该部件是用于齿轮传动涡扇发动机的大型结构件，GKN航空航天公司将该部件描述为“直径两米的钛合金结构”，是目前在役的经FAA认证的最大承重3D打印发动机部件。 对于航空航天制造商而言，3D打印技术的应用范围已逐渐超越了生产支架和小批量零部件。目前，各公司正在评估该技术是否能够制造传统上需要大量锻造、机械加工和精加工才能制造的大型结构件。 这种转变最终可能会缩短生产周期，并降低对复杂金属零件长供应链的依赖。与减材加工相比，使用线材作为原料还能减少材料浪费。 这些优势能否最终转化仍是未知数。普惠公司和GKN航空航天公司的合作项目将收集有关制造质量、可重复性和认证要求的数据，之后这项技术才能更接近实际应用。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#发动机 #3D打印

7月21日消息，一家名为VACCO Industries的公司，向美国海军提供了一款用3D打印技术制造的压力控制阀。该部件将被用于美国潜艇舰队的维护计划，零件在完成必要的测试后即可装到潜艇上。 该项目的成功意味着3D打印技术已进入美国海上关键装备供应链，这对快速维修、维护至关重要。 笔者查询到，该阀体采用激光粉末床熔融3D打印工艺制造，材料为铜镍合金。 在传统制造中，Cu-Ni合金在海洋环境中的应用已相当成熟。其对3D打印的适用性，为快速维护开辟了一条新途径，并缩短了关键备件的交付周期。 该材料具有优异的耐海水腐蚀性，因此适用于海事应用。打印完成后，VACCO公司进行阀门的最终组装。 3D打印的铜镍合金零件 随后，对组件进行了无损检测以及模拟生产条件下的测试。 此类检测可以发现内部缺陷、孔隙或与规定打印参数的偏差。对于3D打印的部件而言，这种验证尤为重要，因为工艺参数、粉末质量和部件取向都会影响其机械性能。 该研发项目由美国潜艇工业基地资助，是海上保障技术与创新联盟的一部分。项目允许美国海军在传统采购程序之外测试新的制造工艺。 VACCO公司也将此次获批归功于美国海军的材料鉴定工作。该公司表示，在此过程中开发的3D打印材料规范预计将在未来用于其他部件。 采用3D打印技术制造备品备件，这将有助于缩短潜艇维护的采购时间，特别是对于数量少或供应有限的备件，对潜艇长期维护至关重要。 自2016年以来，美国海军一直在探索增材制造技术，计划生产超过5500个零部件。不过早期的评估指出，将验证成果转化为生产部署在进度安排方面存在挑战。VACCO成功交付的这款零部件表明，至少在某些高价值应用领域，这一差距正在缩小。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，山东雷石智能制造有限公司近日推出了一款环境箱激光送粉式增材制造设备——LAM150V。它的定位非常明确，主要面向科研院所和高校实验室。 从技术路线来说，它属于DED激光送粉定向能量沉积工艺，该工艺在3D打印材料研发方面具有更高的灵活性。 而且，雷石在这款设备上做了大量改进，它支持多路粉末独立送粉，还可预设1000组工艺参数，而且还搭载了光束整形技术和原位检测系统。 对于科研用户来说，这些配置将极大提升3D打印新材料的开发的宽度和速度。 多通道独立送粉，多材料3D打印成分更准确 新型功能材料、梯度材料、高熵合金，向来是金属3D打印材料研究的热点。 DED技术基于多种材料独立送粉，给这些研究带来了极大便利。但如果材料的配比无法被精准调控，实验效果或与预想相去甚远。 雷石针对该问题开发出了多通道独立送粉架构。 以LAM150V为例，其标配4粉筒，还能按需求选择选配2粉筒和6粉筒。设备在运行过程中，支持不同金属粉末实时按需求混合、动态调整组分占比，能够实现异种金属无缝复合、成分平滑过渡和连续梯度一体成型。 据笔者了解，LAM150V支持各类钢质合金、高温合金、铜等多种金属体系的梯度构件成型，材料界面过渡均匀，适合用于梯度功能材料、异质连接结构、金属基复合材料、多相合金配方开发等研究场景，能够大幅缩短新材料从理论配方到试样验证的研发周期。 高通量方案，1000组配方批量制造合金试样 雷石LAM150V搭配其自研的高通量光粉协同控制软件，能够实现合金试样的高通量批量制造，大大提升了新材料筛选、成分对比实验的效率。 千组工艺配方自动切换：软件能够在PC端提前设定最高1000组参数，如粉末配比、激光功率、保护气流量等，而且还支持Excel文件导入和导出，能够一键自动循环打印百多种不同成分的试样。 多路粉体动态均匀混配：在软件协同控制之下，多通道送粉器根据实验方案实时混合多种金属粉末，并通过同轴精密打印头均匀输送，稳定制备成分、微观组织可定制的致密金属试样。 不间断实验闭环控制：该设备在打印时可不停机直接续粉，且能够实时调整各种粉体输送比例、动态优化打印路径；此外，它还搭载在线熔池监测系统，能完整记录每一组试样的成型工艺以及状态数据。 整套高通量打印方案一次就能制备几十种不同配方的合金标样，完美符合新材料高通量筛选、金属成分设计、合金改性对照实验等科研需求，大大地缩短了单批次试样制备的周期。 DED超精细送粉：高精度送粉，高表面质量 传统送粉式激光增材技术，虽然灵活性强、适用范围广，但在精细度方面有明显欠缺。 雷石LAM150V针对这一难题进行了全方位技术优化： 首先，设备搭载光束整形技术，光斑形状和能量分布得以优化，大大提高了打印过程中的熔池稳定性； 其次，通过粉末特性、送粉机构和气路系统优化，送粉精度更高，同时缩小粉斑直径，确保粉末输送均匀、稳定，且能微量精准供应； 第三，雷石对LAM150V进行了硬件升级和结构优化，能够实现打印轨迹的微米级精准控制； 第四，该设备搭载的原位监测技术及全流程闭环控制体系，能实时纠正打印过程中的偏差，保证打印产品的尺寸精度以及理化性能的稳定性与一致性。 在保留送粉式增材制造灵活高效、结构适配性强、开机成本低等核心优点的前提下，雷石DED超精细送粉打印表面粗糙度能达到Ra10~20μm。 这些特点将满足微尺度高精度送粉打印基础研究、梯度功能材料送粉精细打印、异质材料连接与复合结构、原位强化与陶瓷颗粒增强金属基复合材料、原位监测与闭环智能控制等研究方向的高标准科研需求，给科研人员提供既有灵活性又有高精度的全新实验方案，打破了高精度打印只依靠铺粉设备的不足。 适合实验室科研场景 不同于工业级大型增材制造设备，雷石LAM150V采用了小尺寸紧凑化整体设计。 在保证核心功能和性能的前提下，最大程度地缩小了设备占地面积。同时，其移动方便、部署灵活，能够完美契合科研院所、高校实验室等空间比较有限的使用场景。 这也意味着用户不用对现有场地进行大规模改造，就能迅速完成摆放、调试并投入使用，甚至能依据实验需求在不同实验室之间灵活挪动，极大地提高了设备使用的便利性。 此外，雷石LAM150V的整机操作界面简洁并且友好，维护简易，减少了科研人员的使用门槛。即便是非专业增材设备操作人员也能很快上手开展实验，使得高端激光增材技术能够进入更多科研实验室，让更多材料研究团队可以便捷地使用前沿增材制造装备开展创新研究。 注：本文由3D打印技术参考创作。#3D打印 #新材料

笔者近日发现，一家名为Fluent Metal的公司正在开发一种新的桌面金属3D打印工艺。其创始人透露，设备价格约为3000美元，相当于约2万元人民币，但并没有成品上市。 但这并不是重点，真正引起笔者注意的是该公司最近展示的一个案例——他们在室温下，直接在半导体封装上打印了大面积的纯铜。 他们声称采用这种方式，芯片散热就可以不需要导热界面材料，这对于提升热传递效果将带来帮助。 Fluent Metal直接在芯片封装表面沉积纯铜 此外，其展示的设备打印过程同样引起了大量讨论。笔者了解到，这家公司的创始人曾是Desktop Metal的工程师。他表示，Fluent Metal开发的是一种更加高效和低成本的解决方案。 笔者认为，真正让这项工艺呈现桌面、消费级属性的，是它的成型特点——它不使用金属粉末，也不使用激光熔化。 Fluent Metal的打印样件 该工艺的打印材料为极细的金属丝，使用等离子体加热丝材尖端形成一个金属液球，接着把它分解成能够喷射的液滴，然后进行沉积。 相关资料提到，这一过程极为迅速，几毫秒就能形成一滴熔融金属。其技术核心在于液态金属液滴的生成和控制，沉积完成的零件不需要再进行二次烧结。 这种工艺能够将金属沉积在多种材质上，如金属基材或塑料。该过程无熔池移动，最大程度减少了对基材的热影响，材料可以实现冶金结合，能适用于具有严格温度要求的应用。 在可打印材料方面，它可以沉积铜、银、不锈钢甚至钨等难熔金属。 Fluent Metal液态金属沉积过程 而就沉积过程来说，它不产生任何废料，还能实现多金属打印。即使是高价值金属，也能进行复杂的组合，创造出前所未有的特性。但这种自下而上的沉积过程，也决定了它不适合打印封闭的空腔和内部通道等复杂形状。 但此类打印机的使用场景仍然很广。它不使用粉末的特点，使其避免了粉尘污染。而且不依靠激光熔化，安全风险大大降低。资料指出，它只需要一个标准电源插座，使其可以安装在实验室、办公室甚至家中。 该公司称，这项创新技术无需复杂的后处理即可制造出成品或近乎成品的零件。但目前看，零件表面质量并不理想，根据具体使用场景，可能需要进行二次加工，也许未来能进一步提高制造质量。而且，在打印过程中，也需要使用惰性气体保护。 不过这些问题在如今的市场环境下并不是大问题。 因为其受众本身就具有很强的动手操作能力，金属3D打印机仅是其创作空间的一个工具或者设备，消费级的CNC设备如今更加成熟，它们有着相同的受众人群。这些产品组合在一起，将明显增强用户的创作能力。 而且，这台金属3D打印机设置和材料更换都更加方便，使用成本低。 Fluent Metal技术的真正亮点在于，它可以使用标准金属丝，这意味着金属丝易于操作、广泛可用，并且可以高效利用，避免浪费。大多数金属3D打印都需要大量（且成本高昂）的安全措施，但Fluent Metal的方法却可以在普通的生产车间轻松完成。 该公司于2024年获得了550万美元的融资，但未能查询到后续的融资情况。 不过，其创始人在不久前表示，Fluent Metal已经与一家OEM制造商进行了成功合作。他们被要求在不锈钢层上打印一层青铜来提高耐磨性。由于零件已经组装，整个过程满足不得超过80℃。如今，这一应用正在推动进行中小批量试产。 Fluent Metal正在取得的成功应用 而最近公布的在芯片封装上直接沉积纯铜的应用，也已经吸引了新的关注。后续的应用进展，我们也将保持跟进。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

笔者注意到，来自皇家墨尔本理工大学的研究人员，近日在TC4钛合金薄壁结构高精度、低缺陷3D打印制造领域取得进展。 他们采用三种不同的扫描策略，分别加工了100种几何构型，最终得到300个试样，并进行了全面评估。 最终发现壁厚和加工角度是影响结构完整性和尺寸精度的主要因素，扫描策略的影响相对较小。但新型的矢量自适应扫描策略，对10°至30°范围内的无支撑或少支撑打印更有优势。 Ti6Al4V 薄壁结构的CAD模型和实际打印图 随着LPBF金属3D打印技术的应用越来越深入，在航空发动机和散热结构中的极限特征应用也越来越多。尤其是薄壁结构，它们在提高强度重量比和高效导热方面正发挥重要作用。 但此类结构的3D打印并不容易，翘曲、表面质量差、制造精度低、可靠性差，是常遇到的问题。 尤其是当存在角度倾斜时，这些制造挑战就更加严重，累积的热应力和粉末支撑不足，常常导致变形或结构失效。 标准扫描策略、表面优化扫描策略和矢量自适应（自由浮动）扫描策略 工艺技术人员通常将研究重点聚焦在激光功率、扫描速度和扫描间距等基本参数的调整上，但对于扫描策略却并没有充分探索。 而实际上，扫描策略对累积的热应力和粉末支撑不足常常导致变形或结构失效。与之相关的主要参数包括扫描顺序、矢量长度和旋转角度，激光路径就是通过这些参数控制，它们会显著影响薄壁结构的变形趋势、孔隙率和尺寸偏差。 Ti-6Al-4V薄壁结构进行可制造性评估，其中“t”表示壁厚（0.1–1.0 mm），“θ”表示成型角度（0–90°）。a.使用三种扫描策略（标准、表面优化和自由浮动）成功构建，无可见变形且相对密度≥98.65%。b . θ = 0°–30° 时的表面形貌演变。c – e.代表性缺陷模式。图e中的红色双向箭头突出显示了可逆几何双稳态柔性 皇家墨尔本理工大学的研究人员提出了一种全因子实验框架，严格评估了壁厚和成型方向之间的相互作用，并重点对比新型矢量自适应扫描策略（商业化名称为Free Float）与两种成熟的传统策略。 笔者发现，Free Float实际上是SLM Solutions推出的热管理扫描策略，它能够根据局部几何形状（特别是壁厚和倾斜角）动态调节扫描矢量的数量、长度和方向，从而控制每层的扫描面积并主动缓解有害的热梯度。 他们的研究目标是确定这种自适应扫描矢量方法是否能够显著提高亚毫米级壁厚（≤ 1.0 mm）部件在所有相关成型方向下的几何精度和结构完整性。 研究制备了300个钛合金（Ti-6Al-4V）试样，涵盖十种壁厚（0.1-1.0 mm）、十个倾斜角（0°-90°）和三种扫描策略。 采用LPBF技术制造的Ti-6Al-4V结构化换热器。设计包括：a矩形板翅，b波纹板翅，c薄板晶格内部视图，d薄板晶格外部视图，e蜂窝单元，f壁厚0.3 mm的螺旋结构，以及壁厚0.5mm的螺旋结构 三种扫描策略分别为传统标准策略（不根据零件倾斜角度调整参数）、表面优化策略（引入上下表面专用参数）和矢量自适应策略。最后一种测试，其核心是通过动态调整扫描矢量的数量、长度和方向来控制热积累。 为确保统计有效性并评估工艺重复性，对实验矩阵进行了两次完整的重复实验。 此外，为消除支撑结构对三种扫描策略比较评估的干扰，另取一组全部为薄壁的试样直接在构建平台上制备。 这种方法能够对尺寸精度、结构完整性和微观结构演变进行准确评估。所有样品均采用恒定的高度和长度（10 毫米）制成，以保持一致的热历史并隔离几何形状和扫描策略的影响。 结果表明，矢量自适应策略显著提高了尺寸精度，尤其是在关键的浅悬垂区域（10°-30°）更为明显。 采用LPBF工艺制备的Ti-6Al-4V三壁不锈钢薄壁结构的尺寸偏差热图 与标准策略相比，该方法将平均尺寸偏差降低了29.7%至30.6%；与采用下表面参数自适应的表面优化策略相比，降低了3.5%至3.7%。壁厚≥0.2 mm的试样实现了高结构完整性，相对密度超过98.65%。 对比分析表明，采用自由浮动策略和表面优化策略制造的零件在尺寸精度方面差异极小。 在所有制造方向上，两种策略制造的零件中，有80%的样本中尺寸偏差小于0.02 mm。最大偏差仅为0.04 mm，出现在标称厚度为1.0 mm、倾斜角度为10°的样本中，此时自由浮动策略测得的实际壁厚为1.33 mm，表面优化策略为1.37 mm。 这也就意味着，扫描策略的影响并非最大。但该研究仍然为TC4钛合金薄壁结构的高精度可靠制造，提供了一个更优的工艺窗口，使其能够稳定打印壁厚大于0.2mm的薄壁。 这项工作将对航空航天部件和热管理部件开发提供直接工艺指导。相关研究以“Beyond expert intuition: evaluating a vector‑adaptive scan strategy to enhance geometric fidelity in hard‑to‑print Ti‑6Al‑4V thin‑walled structures”为题。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

光束整形技术为金属3D打印带来了新一轮的制造效率提升，从单激光小尺寸的实验验证到多激光大尺寸的生产设备, 这项技术正在快速普及。 汉邦激光是国内最早一批在这一技术领域取得重要成果并实现商业化的金属3D打印设备商。 该公司最近的一个视频引起了笔者注意，它对比了高斯光斑和环形光斑打印手表表壳的效果，后者不仅具有更高的打印速度，且表面粗糙度与前者一致。 LPBF金属3D打印，既要速度也要精度 光束整形在让能量分布更加均匀的时候，光斑直径也增大了几倍。 带来的直接影响就是，制造速度有了明显提升，但大光斑也让精度控制变差。 那么，汉邦激光是如何解决这一问题的？ 汉邦激光在该技术层级实现了重要创新，其推出的“光驰Ⅱ型”技术，能在毫秒内智能切换高斯光与整形光，实现打印策略的智能化，且打印过程动态无停顿，解决了光束整形金属3D打印的效率与质量平衡难题。 三种工作模式灵活切换 汉邦激光还创新应用激光三种模式，针对追求高质量、追求高制造速度，以及需要平衡速度与质量的多种应用场景，开发出了仅使用高斯光、仅使用整形光以及两种光斑灵活切换的三种工作模式。 在高斯光斑模式下，可以实现小于50μm的精细光斑，能实现零件高精度批量3D打印，零件表面粗糙度可低至3μm，以此工艺制造的高精度零件可以大幅减少后处理环节，甚至可直接适配应用。 汉邦激光还挖掘了光束整形技术的应用潜力，开发出了100–300μm的大层厚打印工艺，能够将金属3D打印的制造效率提升几倍，适合高效率批量生产场景。以此工艺打印的零件致密度超过99.99%，以此可以看出具有可靠的质量保障。 而在既需要打印效率又要求表面质量的应用，则可以在打印过程中智能切换光斑类型，实现零件的高效率、高质量制造。 一个重要展示案例是手表中框，由双激光高斯光斑打印一件需要84min，而双激光环形光斑只需要45min，效率提升1倍。 但笔者观察到的一个细节是它展现的表面粗糙度，两种模式下表面粗糙度均为Ra2.6±0.8mm。可以看出，汉邦激光在使用“光驰Ⅱ型”技术时，实现了制造效率和表面质量的双重保障。 高斯光斑打印效果 环形光斑打印效果 在航空航天应用领域展示的是一款中大尺寸的拓扑支架，分别采用两种光斑的情况下，6激光高斯光斑花费时间为37.8h，而6激环形光斑打印时间为12.5h。 此外，这也意味着汉邦激光已将光束整形技术集成在了大尺寸、多激光设备上。 据3D打印技术参考了解，汉邦激光“光驰Ⅱ型”技术已在消费电子、模具、运动装备等制造领域得到应用。 这种可以灵活切换光斑类型的技术，能帮助用户实现更多工艺选择，在保证高质量、高性能的前提下，让金属3D打印批量制造效率更高、成本更低。 注：本文由3D打印技术参考创作。#光束整形 #3D打印